近日,資源庫從外媒獲悉,弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)與系統(tǒng)研究所(IKTS)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種多材料噴射(MMJ)系統(tǒng),可將多種材料組合成一個增材制造零件?;跓崴苄哉澈蟿┫到y(tǒng),新系統(tǒng)利用陶瓷和金屬等高性能材料,將不同的材料及其各種特性組合成一個產(chǎn)品。
Fraunhofer IKTS的研究員Uwe Scheithauer說:“目前,我們一次可以處理多達(dá)四種不同的材料?!痹摷夹g(shù)可以使公司生產(chǎn)具有個性化特性的高度集成的多功能組件。
具有組合特性或功能的高性能組件的多材料噴射系統(tǒng)
Fraunhofer IKTS的新系統(tǒng)
弗勞恩霍夫(Fraunhofer)的MMJ系統(tǒng)以連續(xù)過程制造零件。制成零件的陶瓷或金屬粉末均勻地分布在熱塑性粘合劑物質(zhì)中。然后將由此產(chǎn)生的漿液裝入微定量系統(tǒng)(MDS),以開始制造過程。漿料在MDS中在大約100攝氏度的溫度下熔化,產(chǎn)生一種可以微小液滴釋放的物質(zhì)。
研究人員開發(fā)的相應(yīng)軟件程序可確保液滴的精確定位,這些液滴將通過高精度的計算機(jī)控制過程逐一沉積。逐漸地,零件以高達(dá)60mm的速度堆積,每秒下降1000次。
該系統(tǒng)的液滴尺寸在300至1000μm之間,可形成高度在100至200μm之間的沉積層。當(dāng)前可以制造的零件的最大尺寸為20×20×18厘米。
Scheithauer解釋說:“關(guān)鍵因素是金屬或陶瓷漿料的定制加料?!?“正確確定劑量是確保增材制造的最終產(chǎn)品在隨后的熔爐燒結(jié)過程中具有所需性能和功能的關(guān)鍵,包括強(qiáng)度,導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率等性能?!?br />
每秒高達(dá)1000滴的高精度材料沉積
潛在的應(yīng)用
Fraunhofer研究人員應(yīng)用IKTS系統(tǒng)的一個例子是制造高度復(fù)雜的零件,例如由陶瓷制成的衛(wèi)星推進(jìn)發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)。陶瓷的耐熱能力使其成為達(dá)到極高溫度的衛(wèi)星燃燒室的合適材料選擇。
點(diǎn)火系統(tǒng)將單個區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)域和絕緣區(qū)域結(jié)合在一起,并需要三個計量系統(tǒng):一個用于在爐內(nèi)熱處理過程中分解的支撐材料,另一個用于導(dǎo)電組件,第三個用于電絕緣組件。
據(jù)研究人員稱,MMJ在消費(fèi)產(chǎn)品市場上也可能有多種應(yīng)用,并且由于其高精度和靈活性,它不僅適用于制造多功能組件,還適用于更多領(lǐng)域。
Scheithauer說:“例如,我們也可以用它來制造硬質(zhì)合金零件的毛坯?!?“由于配料系統(tǒng)具有極高的精度,因此毛坯的輪廓已經(jīng)非常接近最終產(chǎn)品的輪廓。因此,與常規(guī)方法相比,它們將需要很少的后續(xù)研磨。當(dāng)您使用硬質(zhì)合金時,這是一個很大的優(yōu)勢。”
MMJ微量計量系統(tǒng)的示意圖
既然Fraunhofer IKTS的項(xiàng)目已經(jīng)證明了該技術(shù)在實(shí)踐中是可行的并且具有可擴(kuò)展性,那么下一步就是驗(yàn)證該技術(shù)是否可用于商業(yè)用途。 Fraunhofer IKTS表示,除了提供硬件之外,它還可以幫助行業(yè)客戶開發(fā)過程監(jiān)控和自動化所需的材料和軟件,這意味著他們可以從單一來源獲得所需的一切。
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